Os químicos têm um ditado: "Semelhante se dissolve semelhante." Este aforismo se refere a uma característica específica das moléculas de um solvente e dos solutos que se dissolvem nele. Essa característica é a polaridade. Uma molécula polar é aquela que possui cargas elétricas opostas entre si; pense em pólos, mas com positivo e negativo em vez de norte e sul. Se você combinar duas substâncias com moléculas polares, essas moléculas polares podem ser atraídas uma pela outra em vez do resto dos compostos que eles formam, dependendo da magnitude do polaridades. A molécula de água (H20) é fortemente polar, razão pela qual a água é tão boa em dissolver substâncias. Essa capacidade deu à água a reputação de ser um solvente universal.
TL; DR (muito longo; Não li)
As moléculas de água polares se agrupam em torno das moléculas de outros compostos polares, e a força de atração quebra os compostos. Moléculas de água circundam cada molécula à medida que ela se separa, e a molécula se transforma em solução.
Como pequenos ímãs
Cada molécula de água é uma combinação de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Se os átomos de hidrogênio se organizassem simetricamente em cada lado do átomo de oxigênio, a molécula seria eletricamente neutra. Mas não é isso que acontece. Os dois hidrogênios se organizam nas posições de 10 horas e 2 horas, mais ou menos como as orelhas de Mickey. Isso dá à molécula de água uma carga líquida positiva no lado do hidrogênio e uma carga negativa no outro lado. Cada molécula é como um ímã microscópico atraído pelo pólo oposto da molécula adjacente.
Como as substâncias se dissolvem
Dois tipos de substâncias se dissolvem na água: compostos iônicos, como cloreto de sódio (NaCl ou mesa sal) e compostos compostos por moléculas maiores que têm uma carga líquida devido ao arranjo de seus átomos. Amônia (NH3) é um exemplo do segundo tipo. Os três hidrogênios estão dispostos assimetricamente no nitrogênio, criando uma carga líquida positiva de um lado e uma negativa do outro.
Quando você introduz um soluto polar na água, as moléculas de água se comportam como pequenos ímãs atraídos pelo metal. Eles se agrupam em torno das moléculas carregadas do soluto até que a força de atração que criam se torna maior do que a ligação que mantém o soluto unido. À medida que cada molécula de soluto se separa gradualmente, as moléculas de água a envolvem e ela se transforma em solução. Se o soluto for sólido, esse processo ocorre gradativamente. As moléculas da superfície são as primeiras a desaparecer, expondo as que estão embaixo às moléculas de água que ainda não se ligaram.
Se moléculas suficientes derivam para a solução, a solução pode atingir a saturação. Um determinado recipiente contém um número finito de moléculas de água. Depois que todos eles ficaram eletrostaticamente "presos" a átomos ou moléculas de soluto, nenhum soluto mais se dissolverá. Neste ponto, a solução está saturada.
Um processo físico ou químico?
Uma mudança física, como o congelamento da água ou o derretimento do gelo, não altera as propriedades químicas do composto que sofre a mudança, enquanto o processo químico muda. Um exemplo de mudança química é o processo de combustão, pelo qual o oxigênio se combina com o carbono para produzir dióxido de carbono. CO2 tem propriedades químicas diferentes do oxigênio e do carbono que se combinam para formá-lo.
Não está claro se a dissolução de uma substância na água é um processo físico ou químico. Quando você dissolve um composto iônico, como o sal, a solução iônica resultante se torna um eletrólito com propriedades químicas diferentes das da água pura. Isso o tornaria um processo químico. Por outro lado, você pode recuperar todo o sal em sua forma original usando o processo físico de fervura da água. Quando moléculas maiores, como o açúcar, se dissolvem na água, as moléculas de açúcar permanecem intactas e a solução não se torna iônica. Nesses casos, a dissolução é mais claramente um processo físico.